28872

احتراق ذرات سه‌گانه متخلخل

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1399

1402/6/22

دكتر مهدي بيدآبادي

دانشكده مهندسي مكانيك

احتراق قديمي‌ترين فناوري بشر است و بيش از يك‌ميليون سال است كه استفاده مي‌شود. امروزه حدود 90 درصد از تأمين انرژي ما در سراسر جهان از طريق احتراق تأمين مي‌شود. از سوي ديگر با افزايش روزافزون آلودگي‌هاي زيست‌محيطي ناشي از احتراق سوخت‌هاي فسيلي، محققين به دنبال استفاده از سوخت‌هاي جايگزين و پاك ازجمله بيومس و سوخت‌هاي ارگانيك هستند. ازجمله سوخت‌هاي ارگانيك، لايكوپوديوم است كه خواص احتراقي مطلوبي دارد. بااين‌وجود، به جهت افزايش انرژي آزادشده از فرايند احتراق، استفاده از سوخت‌هاي افزودني فلزي موردتوجه است. بنابراين، در مطالعه حاضر، رفتار احتراقي ابر ذرات سوخت سه‌گانه شامل لايكوپوديوم، تيتانيوم و آلومينيوم بررسي مي‌شود. ابتدا مروري بر تاريخچه احتراق ابر ذرات و كاربردهاي انجام‌شده و در ادامه مدل‌سازي حدي و نيمه حدي احتراق ابر ذرات به‌صورت پيش آميخته بررسي مي‌شود. در احتراق سوخت سه‌گانه، لايكوپوديوم به‌عنوان سوخت پايه، در دماي به‌مراتب كمتري نسبت به دو سوخت فلزي افزودني مشتعل مي‌شود. درنتيجه انرژي لازم براي احتراق سوخت‌هاي فلزي فراهم مي‌شود. در اين مطالعه، اثر تخلخل ذرات كه خاصيتي فيزيكي ذره است در احتراق ابر ذرات بررسي مي‌شود. در ادامه رفتار نوساني پارامترهاي كسر جرمي و دما ناشي از تحميل يك فركانس خارجي اجباري بر روي ميدان سرعت بررسي مي‌شود. درنهايت، رفتار احتراقي شعله لبه‌اي و رفتار ديناميكي ابر ذرات براي سوخت سه‌گانه بررسي مي‌شود. بر اساس نتايج، دماي شعله و سرعت سوزش در صورت استفاده از افزودني‌هاي فلزي در سوخت سه‌گانه نسبت به سوخت منفرد لايكوپوديوم، به ترتيب به مقدار %35 افزايش و %23 كاهش ميابد. همچنين با افزايش درصد تخلخل حجمي از %0 به %8، دماي شعله سوخت سه‌گانه از k 3035 به k 2615 كاهش يافت.

1402/07/25

Combustion of porous triple dust particles

9/12/2024 12:00:00 AM

Combustion, the oldest human technology, has been used for over a million years. Today, approximately 90% of the world's energy supply comes from combustion. However, due to increasing environmental pollution caused by the combustion of fossil fuels, researchers are exploring the use of alternative and clean fuels such as biomass and organic fuels. One such organic fuel is Lycopodium, which possesses favorable combustion properties. Nevertheless, to enhance the energy released from the combustion process, the use of metal additive fuels is being considered. Therefore, this study investigates the combustion behavior of triple fuel dust particles that include lycopodium, titanium, and aluminum. Initially, the history and applications of dust particle combustion as well as the modeling of combustion in a premixed form are reviewed. In triple fuel combustion, lycopodium, as the base fuel, ignites at a much lower temperature in comparison to the two additive metal fuels. Consequently, it provides the necessary energy for the combustion of metallic fuels. This study examines the effect of particle porosity, a physical property of the particles, on dust particle combustion. Furthermore, the fluctuating behavior of mass fraction and temperature parameters resulting from the imposition of a forced external frequency on the velocity field is investigated. Finally, the combustion behavior of the edge flame and the dynamic behavior of dust particles for triple fuel are studied. The results indicate that compared to single lycopodium fuel, the flame temperature and burning speed increase by 35% and decrease by 23%, respectively, when metal additives are used in triple fuel. Additionally, increasing the percentage of volumetric porosity from 0% to 8% leads to a decrease in the triple fuel flame temperature from 3035 k to 2615 k.

احتراق ابر ذرات , سوخت سه‌گانه , ذرات متخلخل , تيتانيوم , آلومينيوم , لايكوپوديوم

Dust particles combustion , Triple fuel , Porous particles , Titanium , Aluminum , Lycopodium

Amirhosein Lotfollahi

Dr. Mehdi Bidabadi